static / const / volatile / extern / mutable 关键字

一、static —— 三类作用（超高频）

1. static 局部变量

int counter() {
    static int n = 0;   // 只初始化一次，跨函数调用保留
    return ++n;
}

• 存在全局/静态区（不是在栈上）。
• 首次执行到定义时初始化一次，程序结束才销毁（单线程视角）。
• 局部 static 用「局部静态初始化」保证线程安全（C++11 起编译器加锁，Meyers Singleton 基础）。

2. static 全局变量 / 函数（文件内）

• 使变量/函数具有文件作用域（internal linkage），只在本 .cpp 可见，避免其它翻译单元重名冲突。
• （现代风格倾向用 namespace {} 匿名命名空间 替代 static 全局。）

3. static 类成员（static 数据成员 + 静态成员函数）

• static 数据成员：属于类（Class）而非某个对象，全类共享一份，需类外定义（C++17 可用 inline static 成员变量）。
• static 成员函数：无 this、不能访问非 static 成员、不能是 virtual（无 this/vptr 可派发）。
• 访问：ClassName::member 或对象 . 也可。
• 初始化时机：程序启动于 main 之前完成（对全局 static 对象调用构造函数——「static initialization」）。

static 常问

• static 局部变量 vs 全局变量：都静态存储，区别在作用域（前者函数内的局部可见，后者全局可见）。
• 头文件里放 static 会怎样：每个 include 该头文件的翻译单元各持有一份独立 static 变量 → 不一致且耗内存。所以不要在头文件定义非 inline 全局/static。

二、const —— 各种含义（最高频过滤题）

写法	含义
const int x;	普通常量，不可改
const int* p;	指向const int：不可经 *p 改值，可改指向
int* const p;	指针常量：p 不可改指向，可改 *p
const int* const p;	都不可
const T& r;	只读引用（只读临时生命周期延长由它做，const& 能绑定 rvalue）
T f() const;（成员）	const 成员函数：承诺不修改本对象（除 mutable），this 是 const T*
顶层 const vs 底层 const	顶层指对象本身 const，底层指指向物 const（C++ 面试进阶曾烤）
constexpr	编译期常量表达式（C++11），比 const 更强的常量要求，用于模板/数组大小/switch case

常见作答要点：

• const 便于避免意外修改、可作只读接口、能用于以 4 语义确保实参不可改。
• const 成员函数可被非 const 对象调用？—— const 成员可由 const 或非 const 对象调用；非 const 成员只能被非 const 对象调用。
• 想修一个 const 对象中特定字段 → mutable。

mutable

• 用于 const 函数内仍可修改的成员：缓存、锁、统计、std::mutex 等。
• const 成员函数中，非 mutable 成员不可改；mutable 成员可改。

三、volatile（编译期优化相关，很多人要么不懂要么乱讲）

• 告诉编译器：该变量可能被外部修改（硬件寄存器、信号处理、多线程其它 CPU 可见、中断等），每次访问都去真实内存读/写，不要优化地缓存进寄存器（禁止对它的读写进行重排合并消除）。
• 不保证原子性：volatile 不是线程同步；多线程正确性仍需 mutex/atomic。
• 常见场景：嵌入式寄存器、嵌入式标志（信号 handler 用的 sig_atomic_t 更标准）、内存映射 IO。
• volatile + const 可以一起用（指向 readonly 可被外部改的寄存器，如 volatile const int* statusReg;）。

四、extern / extern "C"

• extern 声明变量/函数在其它翻译单元定义，仅声明不定义（链接用）。
• 头文件一般放声明（extern），.cpp 放定义——避免多文件重复定义（ODR）。
• extern "C"：告诉 C++ 链接器用 C 语言名字修饰（不 mangling） 规则，从而能调用/被调用 C 写的库：

extern "C" {
    #include <some_c_header.h>  // 确保内部函数按 C 符号链接
    void c_func(int);
}

反过来 C++ 函数暴露给 C 用，也包 extern "C"。这样 ABI 一致、避免 C++ 名称修饰冲突。

五、综合记忆

• 面向「对象内/资源持有」：static 属于类；面向「访问不改」：const；面向「外部/线程可改」：volatile；跨翻译单元/跨语言：extern。
• 面试喜欢组合题：「const + static + 成员函数同时出现」「const_cast 去掉 const 后给它赋值是 UB（若原对象确实 const）」。